Die Integration von Photovoltaik ins Stromnetz erfordert besonders bei steigenden Kapazitäten immer bessere Prognosen, denn ein reibungsloser Netzbetrieb kann keine vermeidbaren Fehler akzeptieren. Dabei stellen seltene meteorologische Extremereignisse noch besondere Herausforderungen dar. Neben Vulkan-Asche und Sahara-Staub erfordert eine Sonnenfinsternis in Bezug auf die Photovoltaik die besondere Aufmerksamkeit der Netzbetreiber, Stromhändler und Prognose-Dienstleister. Am Fraunhofer-Institut für Energiewirtschaft und Energiesystemtechnik IEE wurde nun eine Lösung entwickelt, um den Bedeckungsgrad orts- und zeitspezifisch mit etablierten Wetterprognose-Modellen zu kombinieren.

Die nächste partielle Sonnenfinsternis in Mitteleuropa wird am 25. Oktober 2022 beobachtbar sein und die Solarstrom-Einspeisung von Photovoltaik-Anlagen signifikant reduzieren. Wetterprognosen enthalten solche seltenen Extremereignisse bisher nicht routinemäßig. Daher haben Expert:innen vom Fraunhofer IEE eine flexible Lösung entwickelt und validiert. Somit wollen sie den Bedeckungsgrad spezifisch für Ort und Zeit mit allen wichtigen Wetterprognosen kombinieren können. So will man die regionalen und lokalen PV-Einspeiseprognosen zukünftig optimal anpassen und Fehler reduzieren.

Die vorherige Abschätzung einer Sonnenfinsternis muss rein auf Basis vorher bekannter Daten möglich sein. Schon mittels Persistenzprognose (clear-sky-Index) kann man den Tagesgang von Globalstrahlung oder Photovoltaik-Einspeisung über eine Sonnenfinsternis hinweg gut fortsetzen. Dabei kann der Effekt der Sonnenfinsternis zwar langsamer und kleiner sein als der Einfluss wechselnder Bewölkung, spielt aber in jedem Fall eine signifikante Rolle im Ergebnis. Auch volatiler Eigenverbrauch wirkt sich massiv im Einspeiseprofil von PV-Anlagen aus. Diesem muss man daher gesondert behandeln und prognostizieren.

Validierung der Photovoltaik-Einspeiseprognose mit Daten der Sonnenfinsternis von 2021

Die Validierung der Ergebnisse mit Daten der vergangenen Sonnenfinsternis vom 10. Juni 2021 erfolgte in zwei Schritten. Durch bodengestützte Messung der Globalstrahlung auf Basis von Daten des Deutschen Wetterdienstes DWD und Einspeise-Messungen tausender PV-Solarparks, die für Hochrechnung- und Prognose-Prozesse bei Amprion GmbH genutzt werden.

Wetterprognosen und Leistungsprognosen des Fraunhofer IEE enthalten das neue Simulations-Feature bereits. Außerdem steht die Lösung als Algorithmus oder fertiges Softwaremodul für die Integration beim Anwender direkt zur Verfügung. So werden Fehler vermieden und die Vermarktung und der Netzbetrieb optimal unterstützt.

Sonnenfinsternis im Oktober 2022 mit starker Bedeckung

Die Sonnenfinsternis am 25. Oktober 2022 wird mit etwa 25 % Bedeckungsgrad etwa doppelt so stark sein wie die Sonnenfinsternis am 10. Juni 2021 mit rund 13 %. Konkrete Wetterprognosen wenige Tage vorher werden Aufschluss darüber geben, wie stark die Bewölkung und damit letztendlich der Effekt der Sonnenfinsternis sein wird.

Zusammenfassend sind die Studienergebnisse vielversprechend und erlauben die Anwendung auf individuelle Wetterprognosen. Daten jeder weiteren Sonnenfinsternis und andere Optimierungen werden die Methodik weiter verbessern und Energiesysteme weltweit resilienter machen gegen solche lokal, aber nicht global seltenen Extremereignisse.

Die Ergebnisse zur Simulation von Sonnenfinsternissen für die Anwendung in PV-Einspeiseprognosen werden im Oktober Teil einer Expert-Web-Session am Fraunhofer IEE sein.

29.7.2022 | Quelle: Fraunhofer IEE | solarserver.de © Solarthemen Media GmbH